操蛋的智能仪器

操蛋的智能仪器
2011年06月28日
　　1.三代仪器仪表：
　　第一代为指针式（或模拟式）仪器仪表
　　第二代为数字式仪器仪表
　　第三代就是智能式仪器仪表
　　2.智能仪器的基本结构
　　微机内嵌式：将单片或多片的微处理器与传统仪器有机地结合在一起形成的单机,其形态是仪器。
　　微机扩展式：以个人计算机(PC)为核心的应用扩展型测量仪器。个人计算机仪器(PCI)或称微机卡式仪器。其形态可以是计算机。
　　PC是大批量生产的成熟产品，功能强而价格便宜；个人仪器插件是PC的扩展部件，设计相对简便并有各种标准化插件可供选用。因此，在许多场合，采用个人仪器结构的智能仪器比采用内嵌式的智能仪器具有更高的性能价格比，切研制周期短。
　　3.推动智能仪器发展的主要技术
　　传感器技术（三代）：聋哑传感器(Dumb Sensor)  智能传感器(Smart Sensor)  网络化传感器(Networked Sensor)
　　4.前置放大器
　　运用前置放大器的依据：当传感器输出信号比较小，必须选用前置放大器进行放大。
　　4.1放大器为什么要“前置”,即设置在调理电路的最前端？答：为使小信号不被电路噪声所淹没，在电路前端加入的电路必须是放大器，即K0>1，而且必须是低噪声的，即该放大器本身的等效输入噪声必须比其后级电路的等效输入噪声低。因此，调理电路前端电路必须是低噪声前置放大器。这就是说，调理电路中放大器设置在滤波器前面有利于减少电路的等效输入噪声。
　　4.2在实际的设计仪用放大电路过程中，重点考虑以下主要性能指标：
　　1. 非线性度：它是指放大器实际输出输入关系曲线与理想直线的偏差。
　　2. 温漂：温漂是指仪用放大器输出电压随温度变化而变化的程度。
　　输出电压会随温度的变化而发生(1~50)mV/℃变化，这与仪用放大器的增益有关。
　　3. 建立时间：指从阶跃信号驱动瞬间至仪用放大器输出电压达到并保持在给定误差范围内所需的时间
　　4. 恢复时间：指放大器撤除驱动信号瞬间至放大器由饱和状态恢复到最终值所需的时间
　　（放大器的建立时间和恢复时间是由频带宽度决定，直接影响数据采集系统的采样速率。）
　　5. 电源引起的失调：指电源电压每变化1%，引起放大器的漂移电压值。
　　仪用放大器一般用作数据采集系统的前置放大器，对于共电源系统，该指标则是设计系统稳压电源的主要依据之一。
　　6. 共模抑制比：CMRR=20logAdef/Acom  国产放大器的共模抑制比60-120DB
　　5.A/D转换器
　　A/D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在一般情况下，模拟量是指电压而言的。
　　A/D转换器技术指标的含义：分辨率;转换时间;精度;误差
　　ADC的失码现象：
　　当微分线性度误差>1LSB时会出现失码（Missing Cord）或跳码(Skipped Cord)，也叫做非单调性.
　　类型
　　(一) 比较型ADC
　　比较型ADC可分为反馈比较型及非反馈（直接）比较型两种。高速的并行比较型ADC是非反馈的，智能仪器中常用到的中速中精度的逐次逼近型ADC是反馈型。
　　(二) 积分型ADC
　　双积分式ADC的优点：
　　? 对R、C及时钟脉冲Tc的长期稳定性无过高要求即可获得很高的转换精度。
　　? 微分线性度极好，不会有非单调性。因为积分输出是连续的，因此，计数必然是依次进行的,即从本质上说，不会发生丢码现象。
　　? 积分电路为抑制噪声提供了有利条件。双积分式ADC是测量输入电压在定时积分时间T1内的平均值，对干扰有很强的抑制作用，尤其对正负波形对称的干扰信号抑制效果更好。
　　(三) V/F型ADC
　　它主要由V/F转换器和计数器构成。 
　　V/F型ADC的特点是：与积分式ADC一样，对工频干扰有一定的抑制能力；分辨率较高；特别适合现场与主机系统距离较远的应用场合；易于实现光电隔离。
　　7.、A/D转换器的选择要点1.A/D转换位数M>=L1/6;2.转换速度;3.环境条件;4.接口
　　8.（矩阵式非编码键盘）识别按键的方法：行扫描法2，线反转法，行列扫描法
　　9.键盘信号的获取方法有三种：程序扫描法，中断扫描法，定时中断法
　　10.液晶显示（LCD）是一种功耗极低的被动式显示器件。其优点为：工作电流比LED小几个数量级，尺寸小，厚度约为LED的1/3等。
　　11.LCD的驱动方式:驱动方式由电极引线的选择确定。即LCD选定后，其驱动方式也就随之确定了。驱动方法：（1）静态驱动，（2）迭加驱动(时分驱动)
　　12.触摸屏的分类
　　*红外式：红外触摸屏以光束阻断技术为基本原理，不需要在原来的显示器表面覆盖任何材料.其主要优点是价格低廉、安装方便、可以用在各档次的计算机上。
　　缺点:发光二极管寿命比较短，影响了整个触摸屏的寿命;红外线触摸屏由于依靠感应红外线运作，外界光线变化会影响其准确性,且红外线触摸屏不防水不防污物，甚至非常细小的外来物体也会导致误差，影响性能。近来红外触摸技术有较大突破.主要应用在较大尺寸上.                               
　　*电阻式：电阻触摸屏的主要部分是一块多层的复合电阻薄膜.它最大的特点是不怕油污，灰尘，水。电阻触摸屏共同的缺点是因为复合薄膜的外层采用塑胶材料,不知道的人太用力或使用锐器触摸可能划伤整个触摸屏而导致报废。常用在PDA等手持设备或其它.
　　*电容式：电容屏在原理上把人体当作一个电容器元件的一个电极使用，是利用人体的电流感应进行工作的. 电容式触摸屏是众多触摸屏中最可靠、最精确的一种,但价钱也是众多触摸屏中最昂贵的一种。缺点是反光严重,最大缺点是漂移.                           
　　*表面声波式：表面声波触摸屏是在介质表面浅层传播的机械能量波。是众多触摸屏中较可靠、较精确的一种且其价格比适中，是现时触摸屏市场很畅销的产品。它具有低辐射、不耀眼、不怕震、抗干扰强等特点；抗刮伤性良好，不受温度、湿度等环境因素影响，寿命长透光率高，能保持清晰透亮的图像质量；没有漂移，只需安装时一次校正；有第三轴（即压力轴）响应。灰尘、油污等对其表面影响较大。               
　　13.USB通用串行总线：在PC内部通过PCI总线与PC系统相连，外围设备通过USB电缆连到主机上。同时USB又是一种通信协议，支持主系统与其外设之间的数据传输。
　　特点：速度快；设备安装和配置容易；实现成本低；易于扩展；通过使用Hub扩展最多可以连接127个接口设备；USB1.1的接口设备采用两种不同的速度： 12Mbps（全速）和1.5Mbps（慢速）。 USB 2.0的传输速度最高可达到480Mbps，也即是480Mbit/s.
　　14.可靠性：
　　1. 可靠率：是指在规定条件下和规定时间内仪器完成所规定任务的成功率
　　2. 失效率（瞬时失效或故障率）：是指仪器运行到t时刻后单位时间内发生故障的仪器台数与t时刻完好仪器台数之比。
　　3. 平均故障间隔时间MTBF或称为平均无故障时间（亦称故障前平均时间）MTTF。前者用来藐视可修复的仪器；后者用于描述不可修复的仪器。
　　4. 平均修复时间和可用性：从另一个角度描述一台仪器的可靠性。仪器的可用性是指仪器能按要求正常工作的概率，也就是仪器的使用效率。
　　5. 可靠性和经济性：可靠性主要关系到仪器的质量，但对经济效果也有影响。
　　15.影响到仪器可靠性的因素：1.元器件的可靠性，2.工艺，3.电路结构，4.环境因素，5.人为因素
　　16.提高仪器可靠性的措施：1.元器件的选择（电阻器，电容器，集成电路芯片）、2.筛选、3.降额使用、4.可靠的电路设计、5.冗余设计、6.环境设计、7.人为因素设计、8.对仪器进行可靠性实验
　　5、提高软件可靠性的方法 ;认真地进行规范设计 ;可靠的程序设计方法;程序验证技术;提高软件设计人员的素质;消除干扰;增加试运行时间
　　6、噪声源形成干扰必需同时具备三个要素，即噪声源、有对噪声敏感的接收电路和两者之间的耦合通道。
　　17.克服大脉冲干扰的数字滤波法
　　1．限幅滤波法（又称程序判别法）
　　2．中值滤波法
　　3．基于拉依达准则的奇异数据滤波法（剔除粗大误差）
　　4. 基于中值数绝对偏差的决策滤波器
　　18、抑制小幅度高频噪声的平均滤波法
　　1．算数平均  2．滑动平均 3．加权滑动平均
　　19、复合滤波法
　　去极值平均滤波算法：
　　20、系统误差:是指在相同条件下，多次测量同一量时其大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。
　　21.系统非线性校正
　　1、校正函数法
　　2、代数插值法：等距节点分段插值和不等距节点分段插值两类。 
　　①等距节点分段插值适用于非线性特性曲率变化不大的场合。
　　②.不等距节点分段插值对于曲率变化大的非线性特性，若采用等距节点的方法进行插值，要使最大误差满足精度要求，分段数N就会变得很大（因为一般取n≤2）。这将使多项式的系数组数相应增加。
　　3、曲线拟合法
　　4-7 中值数绝对偏差决策滤波器与中值滤波器有哪些特点？ P113
　　中值数绝对偏差决策滤波器特点：这种决策滤波器能够判别出奇异数据，并以有效性的数据来取代。具有比例不变性、因果性、算法快捷等特点，实时的完成数据净化。
　　中值滤波器：运算简单，在滤除脉冲噪声的同时可以很好的保护信号细节信息。中值滤波器是一种常用于净化奇异数据的非线性滤波器，它对奇异数据的敏感度远低于标准偏差，存在“根信号”用于单调性数据的滤波，而非点到信号采用中值滤波净化数据表现过于主动进取
　　4-8 什么是系统误差？有哪几种类型？简要说明系统误差与随机误差的根本区别。P117
　　系统误差是只在相同条件下，多次测量同一量时其大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。分为恒定系统误差和变化系统误差。
　　系统误差与随机误差的根本区别：系统误差不能依靠概率统计方法消除，可掌握、控制、消除，具有规律性，产生在测量开始之前，与测量次数无关。随机误差不能掌握、控制、消除，具有随机性，产生在测量过程中，与测量次数有关。
　　4-9 产生零位误差的原因有哪些？产生增益误差的原因有哪些？简述校正方法。P117
　　由于传感器、测量电路、放大器等不可避免的存在温度漂移和时间飘移，所以会给仪器引入零位误差和增益误差，这类误差均属于系统误差。
　　零位误差校正方法：在每一个测量周期或中断正常的测量过程中，把输入接地（即使输入为零），此时包括传感器在内的整个测量输入通道的输出即为零位输出（一般其值不为零）；再把输入接基准电压测得数据，并将和存于内存；然后输入接，测得，则测量结果可用下式计算，即在正常的测量过程中，均从采样值中减去原先存入零位输出值，从而实现零位校正。
　　增益误差的自动校正方法：开始工作后或每隔一定时间去测量一次基准参数，然后建立误差校正模型，确定并存储校正模型参数。在正式测量时，根据测量结果和校正模型求取校正值，从而消除误差。
　　22.节点：是程序的执行元素
　　类型：（1）函数（functions）执行各种数学运算、文件输入\输出等基本操作。节点代码不能修改（2）结构控制（structures）实现结构化程序控制（3）代码端口（CIN、DLL）是与C语言程序或动态连接库的接口（4）子VI：节点代码可修改
　　23.程序的创建主要依靠三个模板：（1）工具（tools）模板：使用工具模板中的创建、修改和调试VI。（2）控件（controls）模板：控制模板只用于前面板，用来创建控制器和指示器。（3）函数（functions）模板：用于创建流程图程序。
　　24主要的程序结构有：
　　循环（While循环和For循环）
　　选择(Case结构)
　　顺序（Sequence结构）
　　事件(Event结构)
　　1．For循环的创建
　　基本的For循环结构由循环框、循环次数端口和计数端口组成。
　　2.While循环的创建
　　While循环由循环框、条件端口和计数端口组成。
　　3. For循环和While循环的区别：
　　For循环要执行预先指定的循环次数。
　　而While循环只有在条件端口接收到的值为False时才停止循环。While循环不必知道循环次数。
　　While循环不满足条件也要执行1次。
　　For循环当N滤波法
　　#define N 12
　　char filter()
　　{
　　int  sum = 0;
　　for ( count=0;count滤波法（又称滑动平均滤波法）
　　#define N 5
　　char value_buf[N];
　　char i=0;
　　char filter()
　　{
　　char count;
　　int  sum=0;
　　value_buf[i++] = get_ad();
　　if ( i == N )   i = 0;
　　for ( count=0;count滤波法
　　/* coe数组为加权系数表，存在程序存储区。*/
　　#define N 12
　　char code coe[N] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12};
　　char code sum_coe = 1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+11+12;
　　char filter()
　　{
　　char count;
　　char value_buf[N];
　　int  sum=0;
　　for (count=0,count<N;count++)
　　{
　　value_buf[count] = get_ad();
　　delay();
　　}
　　for (count=0,count<N;count++)
　　sum += value_buf[count]*coe[count];
　　return (char)(sum/sum_coe);
　　}